En un laboratorio de Berkeley, un microbio más conocido por la cerveza y el pan fue puesto a seguir una dieta muy distinta. Saccharomyces cerevisiae, la levadura cervecera, fue alimentada con azúcar y modificada para fabricar sustancias químicas asociadas al cannabis, en lugar de alcohol o masa fermentada.[2]

Los científicos modificaron la levadura cervecera con genes de la planta de cannabis y otros cambios genéticos para que pudiera producir cannabinoides, incluidos THC y CBD, a partir de azúcar. El objetivo a largo plazo es una producción de cannabinoides mediante fermentación que sea más barata, más pura y menos dependiente del cultivo de plantas de cannabis.

El trabajo, publicado en Nature en febrero de 2019, convirtió a un organismo familiar de la elaboración de cerveza en una fábrica química en miniatura.[1] Investigadores dirigidos por Jay Keasling en la Universidad de California, Berkeley, modificaron la levadura para que pudiera convertir galactosa, un azúcar, en compuestos cannabinoides presentes en Cannabis sativa.[1]

Keasling, profesor de ingeniería química y biomolecular y de bioingeniería, resumió el atractivo sin rodeos: “obtienes exactamente lo que quieres de la levadura”.[2] Las plantas de cannabis pueden ser fuentes variables, y extraer de ellas compuestos poco comunes puede resultar caro porque muchos cannabinoides aparecen solo en cantidades mínimas.[3]

Una levadura de cerveza con una ruta del cannabis

El equipo de Berkeley no accionó un único interruptor genético. Según la cobertura de Nature, los investigadores modificaron varios genes que ya se encuentran en S. cerevisiae e introdujeron otros procedentes de cinco tipos de bacterias y de la planta de cannabis.[4] En total, la levadura necesitó 16 modificaciones genéticas para transformar la galactosa en formas inactivas de THC o CBD, que pueden convertirse en formas activas mediante calor.[4]

Dentro de las células modificadas, el azúcar atraviesa una versión reconstruida de una ruta vegetal. La levadura produce sustancias químicas intermedias y luego genera ácido cannabigerólico, o CBGa, a menudo llamado el “cannabinoide madre” porque puede dar lugar a varios otros compuestos del cannabis.[3]

En el paso final, los investigadores podían orientar el producto. Keasling explicó a Scientific American que la cepa de levadura que produce THC y la que produce CBD difieren solo en un gen: el último gen de la ruta, que transforma el CBGa en una u otra molécula.[3] Al cambiar ese gen, el mismo enfoque podría usarse para intentar producir cannabinoides más raros.[3]

Esos compuestos más raros son una de las principales razones por las que la levadura era importante. La marihuana contiene más de 100 cannabinoides, pero la mayoría se encuentra en concentraciones mucho más bajas que el THC y el CBD.[3] Cuando los científicos intentan aislarlos de las plantas, los productos pueden ser costosos y contener trazas de cannabinoides “parientes” más comunes.[3] La fermentación ofrecía la posibilidad de obtener lotes más limpios y más estandarizados.

El problema de la escala

Los primeros rendimientos seguían siendo diminutos. La levadura modificada produjo aproximadamente 8 miligramos por litro de THC y niveles más bajos de CBD, según el informe de Nature resumido por Innoscience.[4] Jason Poulos, director ejecutivo de Librede, dijo que los rendimientos tendrían que aumentar al menos 100 veces antes de que los cannabinoides fabricados con levadura pudieran competir en coste con las versiones extraídas de plantas.[4]

Otros investigadores vieron el resultado como una importante prueba de construcción. Kevin Chen, director ejecutivo de Hyasynth Bio en Montreal, afirmó que el estudio era significativo porque reunía toda la línea de producción de cannabinoides dentro de una sola célula.[4] David Kideckel, analista de cannabis en AltaCorp Capital en Toronto, predijo entonces que los cannabinoides sintéticos aún estaban a entre 18 y 24 meses de ser lo suficientemente rentables para las farmacéuticas o el público general.[4]

El método también encajaba en una tendencia más amplia de la biología sintética. La levadura modificada y sistemas microbianos relacionados ya se habían utilizado para fabricar medicamentos comerciales contra la malaria y opiáceos de laboratorio.[4] En este caso, al antiguo organismo cervecero se le estaba pidiendo que llevara una ruta del cannabis.

El punto final imaginado no es un campo de plantas en flor ni una bandeja de cogollos pegajosos. Es un tanque de fermentación: entra azúcar, la levadura trabaja célula a célula y un cannabinoide se acumula donde antes cabría esperar cerveza.

Fuentes

  1. Nature, “Scientists brew cannabis using hacked beer yeast”
  2. UC Berkeley College of Chemistry, “Yeast produce low-cost, high-quality cannabinoids”
  3. Scientific American, “Rising High: GM Yeast Generates Known and Novel Marijuana Compounds”
  4. Innoscience Research Institute, “Scientists brew cannabis using hacked beer yeast”